Cívka a magnetické pole Mgr. Milan Hampl EU OPVK ICT2-1/ICT16 Základní škola Olomouc, Heyrovského 33 Určeno pouze pro výuku Žádná část ani celek nesmí.

Prezentace na téma: "Cívka a magnetické pole Mgr. Milan Hampl EU OPVK ICT2-1/ICT16 Základní škola Olomouc, Heyrovského 33 Určeno pouze pro výuku Žádná část ani celek nesmí."— Transkript prezentace:

1 Cívka a magnetické pole Mgr. Milan Hampl EU OPVK ICT2-1/ICT16 Základní škola Olomouc, Heyrovského 33 Určeno pouze pro výuku Žádná část ani celek nesmí být použit pro komerční účely

2 Identifikátor materiálu: EU OPVK ICT2-1/ICT16 ŠkolaZákladní škola Olomouc, Heyrovského 33 Číslo projektuCZ.1.07/1.4.00/21.1217 Název projektuMáme šanci číst, zkoumat a tvořit AnotaceŽáci si upevní a prohloubí znalosti při samostatné práci AutorMgr. Milan Hampl NázevCívka a magnetické pole Očekávaný výstup Procvičení a prohloubení znalostí s využitím digitální technologie, Vzdělávací oblast - oborVolitelné předměty - Informatika Klíčová slovaMagnetické pole, cívka, Druh učebního materiáluPrezentace Druhy interaktivity Měření fyzikálních veličin s pomocí počítače, motivace, procvičení a ověření znalostí využití počítače v technické praxi. Cílová skupinaŽáci Stupeň a typ vzděláváníZákladní škola II. stupeň Typická věková skupina8. a 9. ročník ZŠ Datum / období vzniku VMKvěten 2013

3 Ovládání Doplnění učiva, zajímavosti - externí odkaz (nutné aktivní připojení) Pro zobrazení průběhu měření je nutný nainstalovaný Adobe Flash Player Možno nainstalovat zde: http://get.adobe.com/cz/flashplayer /http://get.adobe.com/cz/flashplayer / V tomto typu prezentace jsou odkazy na externí internetové stránky, odkazy je nutno občas aktualizovat. Proto se stejné prezentace mohou vyskytovat v různých verzích. Kompletní dynamický záznam měření je součástí prezentace. Toto řešení není zrovna obvykle, ale v tomto případě má informační i metodický význam. Pokud by záznam měření nefungoval korektně (problém s flashplayer) jsou přiloženy i statické záznamy měření. Verze 1.2

4 Obsah Metodické poznámky Teorie Senzor Postup Ukázky naměřených grafů Záznam měření

5 Metodické poznámky Cílem této práce je umožnit žákům seznámení se značně opomíjeným využití výpočetní techniky v technické praxi. Žáci většinou dobře znají využití počítačů pro komunikaci, hry, zpracování textových a grafických souborů. Chápou vytváření webových stránek, vyhledávání informací i používání komunitních sítí. Opomíjená však často zůstává velká oblast využití počítačů pro měření fyzikálních a technických veličin i řízení procesů. Zde se žáci mohou prakticky nezmámit s tímto aspektem využití počítačů. Dalším vedlejším efektem je posílení mezipředmětových vztahu mezi informatikou, fyzikou, matematikou a pracovními činnostmi. Přírodovědnému a technickému vzdělání se v poslední době začíná znovu věnovat větší pozornost. Žáci jsou vedeni k samostatné práci, řešení problémů a skupinové práci. Učitel zde zastává funkcí vedoucího experimentu a dbá na bezpečnost žáků i správné použití měřící techniky. Podle interaktivního návodu žáci většinou zvládnou získat požadované výsledky samostatně (případně ve skupině) jen s minimální pomocí učitele. Připojení senzorů někdy vyžaduje radu učitele, měřící software žáci zvládají většinou dobře, ovládání je intuitivní a standardní.

6 Trocha teorie na úvod Odkazy na webové stránky Znalost externích odkanu není nutná pro úspěšné provedení měření, ale tyto informace jsou vybrány pro rozšíření znalostí a mají mnohdy charakter zajímavostí související s tématem měření. Některé stránky obsahují informace značně přesahující učivo základních škol, ale přesto jsou částečně pochopitelné a vhodné i pro tu věkovou skupinu. Cívka v elektrickém obvodu je často používaná součástka. Je vyrobena z vodiče (obvykle měděného) navinutého na izolační kostru s dutinou. Elektromagnetické vlastnosti cívky ovlivňuje velkost proudu procházející cívkou, počet závitů cívky (hustota závitů cívky a její geometrie) a magnetické vlastnosti jádra cívky. Chování cívky v obvodu stejnosměrného proudu se popisuje poměrně snadno. Chování cívky v obvodu střídavého proudu je podstatně složitější. Záleží především na frekvenci střídavého proudu, ale i na vlastnostech cívky. Magnetická indukce je udávána v jednotkách Tesla (případně mT). Prochází li proud cívkou vzniká v jejím okolí magnetické pole. Této skutečnosti se využívá v mnoha zařízení, elektromagnet, transformátor, elektrický zvonek, jističe, reproduktor, mikrofon, elektromagnetické relé a jiné.

7 Senzor Teslametr Čidlo magnetického pole Tento senzor měří hodnoty magnetického pole, k tomu má dva rozsahy (± 0,3 mT a ± 6,4 mT). Jednotka magnetické indukce je Tesla (značka T). Citlivější rozsah je vhodný k měření magnetického pole Země. Větší rozsah pak k měření polí trvalých magnetů, nebo elektromagnetů.

8 Senzor Ampérmetr Ampérmetr je vhodní pro měření stejnosměrného i střídavého proudu. Maximální vstupní napětí 10 V a maximální proud 600 mA ! Citlivost přibližně 0,3 mA.

9 Rozhraní LabQuest Mini je jednodušší verze LabQuest. LabQuest Mini je rozhraní připojené k počítači pomocí USB kabelu. Počítač zajišťuje pomocí software vlastní výpočetní výkon, ovládání i zobrazení na monitoru. Toto rozhraní má lepší parametry než rozhraní Go!Link. Rozhraní LabQuest Mini má 3 analogové porty a 2 digitální porty. Nevyžaduje samostatný napájecí zdroj, je napájeno pomocí USB kabelu. LabQuest Mini

10 Postup měření Sestavíme obvod podle následující fotografie. Obvod obsahuje zdroj napětí (dvě 4,5V baterie zapojené sériově = 9V). Cívka se 600 závity, reostat a ampérmetr. K dutině cívky přiblížíme teslametr. Při prvním měření ponecháme dutinu cívky prázdnou (vzduchové jádro). Uzavřeme obvod a pomalu zvyšujeme proud v obvodu. Dbáme na to, aby proud nepřekročil hodnotu 600mA! Doba měření je nastavena na 30 sekund. Tato doba je dostatečná pro provedení měření. Ve druhém pokusu nahradíme vzduchové jádro cívky jádrem z feromagnetického materiálu (zasuneme do dutiny cívky ocelové jádro). Znovu uzavřeme obvod a zopakujeme měření. Proud v obou obvodech je přibližně stejný. Pokusíme se napodobit i křivku nárůstu proudu. Na druhé křivce, kde je zaznamenána magnetická indukce cívky, pozorujeme značný nárůst při měření s feromagnetickým jádrem. Pokusně jsem ověřili závislost magnetické indukce cívky, která závisí na velikosti proudu, magnetických vlastnostech jádra a na počtech závitů cívky. Závislost na počtech závitů se nepodařilo ověřit. Cívky s výrazně rozdílným počtem závitu jsem neměli k dispozici.

11 Zdroj napětí Reostat Rozhrání LabQuest mini Ampérmetr Cívka 600 z Feromagnetické jádro Tesla metr

12

13

14

15 Oscilace proudu při zapojení obvodu Cívka se vzduchovým jádrem Cívka s ocelovým jádrem Zasunutí jádra do cívky

16